JPS59223015A - 光ｊｋフリツプフロツプ回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光信・号の・記憶を行なう光ＪＫフリップフロ
ップ回路に関する。

従来、電気信号の論理演算を高速で行なうデバイスとし
ては、カレント・スイッチを基本ブロックとしたカレン
トモードロジックが知られており更には近年ＧａＡｓ　
Ｆ　Ｅ　Ｔやジョセフソン結合素子等を用いた超高速論
理演算デバイスの研究が進められている。

しかしながら、画像情報等の２次元的で大量なデータの
高速ディジタル情報処理を電気信号で行なうには演算速
度、消費電力等の面で限界がある。

このため高速で２次元並列の情報処理に親和性のある光
信号を光のままディジタル情報処理することのできる光
論理演算回路の実現が望まれている。

このような光論理回路のうち出力光信号がリセットされ
ておりかつＪ光信号入力端子に光信号が入力されている
場合はタロツク光信号によって出力光信号をセットし、
出力光信号がセットされておりかつに光信号入力端子に
光信号が入力されている場合はクロック光信号によって
出力光信号をリセットし、Ｊ光信号入力端子とに光信号
入力端子とのいずれにも光信号が入力されていない場合
はクロツタ光信号にかかわらず出力光信号の以前の状態
を維持し、Ｊ光信号入力端子とに光信号入力端子の両方
に光信号が入力されている場合はクロック光信号によっ
て出力光信号がセットとリセットを交互にくり返す光Ｊ
Ｋフリップフロップ回路は多様な応用が可能であり重要
である。

本発明は光ＪＫフリップフロップ回路を提供することを
目的とするものである。

本発明によれば、Ｊ光信号入力端子に第１の入射端を導
びかねた第１の光ＡＮＤ回路と、Ｋ光信号入力端子に第
１の入射端を導ひかれた第２の光ＡＮＤ回路と、クロッ
ク光信号入力端子に大網端を導ひかれ第１の出射端が前
記第１の光ＡＮＩ）回路の第、２の入射端に導びかれ第
２の出射端が前記第２の光ＡＮＤ回路の第２の木射端に
導ひかれた第１の光分岐回路と、前記第２の光ＡＮＤ回
路の出射端が入射端に導ひかれた第１の光インバータ回
路と、前記第１の光インバータ回路の出射端および前記
第１の光ＡＮＤ回路の出射端が入射端に接した第１の光
双安定素子と、前記第１の光双安定素子の出力端が入力
端子に導ひかれた第２の光分岐回路と、前記第１の光分
岐回路の第３の出射端が入射端に導ひかれた第２の光イ
ンバータ回路と、前記第２の光インバータの出射端が第
１の入射端に前記第２の光分岐回路の第１の出射端が第
２の入射端に導ひかれた第３の光ＡＮＤ回路と、前記第
２の光分岐器の第２の出射端が第１の入射端に前記第１
の光分岐器の第４の出射端が第２の入射端に導ひかれた
光ＯＲ回路と、前記第３の光Ａ、ＮＤ回路の出射端およ
び前記光ＯＲ回路の出射端が入射端に接した第２の光双
安定素子と、前記第２の光双安定素子の出射端が入射端
に導ひかれ第１の出射端が光信号出力端子に導ひかれ第
２の出射端が前記第２の光ＡＮＤ回路の第３の入射端に
導ひかれた第３の光分岐回路と、前記第３の光分岐回路
の第３の出射端が人身↑端に導びかれ前記第１の光ＡＮ
Ｄ回路の第３の入射端に出身Ｉ端が導ひかれた第３の光
インバータ回路とによって構成されることを特徴とする
光ＪＫフリップフロップ回路が得られる。

第１図は本発明の実施例を示す図である。

第１図によれば本発明の実施例は、一方の端面１００に
Ｊ入力光信号が入射される光導波路１０１と、光導波路
１０１の他方の端面に第１の入射端を接する光ＡＮＤ回
路１１５と、一方の端面１０５にに入力光信号が入射さ
れる光導波路１０６と、光導波路１０６の他方の端面に
第１の入射端を接する光ＡＮＤ回路１１７と、一方の端
面１０７にクロック光信号が入射される光導波路１０８
と、光導波路ｌＯ８の他方の端面に入射端を接する光分
岐回路１０９と、光分岐回路１０９の第１の出射光信号
が一方の端面に入射され、他方の端面が光ＡＮＤ回路１
０５の第２の入射端と接する光導波路１０４と、光分岐
回路１０９の第２の出射光信号が入射され他方の端面が
光ＡＮＤ回路１１７の第２の入射端と接する光導波路１
１１と、光ＡＮＤ回路１１５の出射光信号が入射される
光導波路１１６と、光ＡＮＤ回路１１７の出射光信号が
入射される光導波路１１８．と、光導波路１１８の他方
の端面に入射端を接する光インバータ回路１２０と、光
インバータ回路１２０の出射光信号が入射される光導波
路１２１と、光導波路１１６の他方の端面および光導波
路１２１の他方の端面に入射端が接する光双安定素子１
２２と、光双安定素子１２２の出射端に一方の端面を接
する光導波路１２３と、光導波路１２３の他方の端面に
入射端が接する光分岐回路１２４と、光分岐回路１２４
の第１の出射端に一方の端面を接する光導波路１２５と
、光分岐回路１０９の第３の出射光信号が入射される光
導波路１１３と、光導波路１１３の他方の端面に入射端
が接する光インバータ回路１２７と、光インバータ回路
１２７の出射光信号が入射される光導波路１２８と、光
導波路１２５の他力の端面が第１の入射端に接し光導波
路１２８の他方の端面が第２の入射端に接する光ＡＮＤ
回路１２９と、光分岐回路１０９の第４の出射光信号が
入射される光導波路１１２と、光導波路１１２の他方の
端面が第１の入射端に接し光導波路１２６の他方の端面
が第２の入射端に接する光ＯＲ回路１３３と、光ＡＮＤ
回路１２９の出射光信号が入射される光導波路１３１と
、光ＯＲ回路１３３の出射光信号が入射される光導波路
１３２と、光導波路１３１の他方の端面および光導波路
１３２の他方の端面に入射端が接する光双安定素子１３
３と、光双安定素子１３３の出射光信号が入射される光
導波路１３４と、光導波路１３４の他方の端面に入射端
が接する光分岐回路１３５と、光分岐回路１３５の第１
の出射光信号が入射される光導波路１３７と、光導波路
１３７の他方の端面に入射端が接する光インバータ回路
１３６と、光インバータ回路１３６の出射光信号が一方
の端面に入射され他方の端面が光ＡＮＤ回路１１５の第
３の入射端に接する光導波路１１４と、光分岐回路１３
５の第２の出射光信号が一方の端面に入射され他方の端
面１３９からフリップフロップ出力光信号Ｑを出射する
光導波路１３８と、光分岐回路１３５の第３の出射光信
号が一方の端面に入射され他方の端面が光ＡＮＤ回路１
１７の第３の入射端に接する光導波路１１９とを含む。

第２図は、第１図に示した本発明の詳細な説明するため
のタイムチャートを示す図である。第２図において光信
号波形２０６は端面１００に入射されるそれぞれＨレベ
ル光量Ｐ１、Ｌレベル光量ＯのＪ入力光信号を、光信号
波形２０７は端面１０５に入射されるそれぞれＨレベル
光量Ｐ、、　Ｌレベル光量・Ｏのに入力光信号を、光信
号波形２０８は端面１０７に入射されるそれぞれＨレベ
ル光量４Ｐ、、Ｌレベル光量０のクロック光信号を、光
信号波形２０９は光ＡＮＤ回路１１５のそれぞれＨレベ
ル光量Ｐ２−Ｐｂ。

Ｌレベル光量Ｏの出力光信号を、光信号波形２１０は光
ＡＮＤ回路１１７のそれぞれＨレベル光量Ｐ１、Ｌレベ
ル光量θの出力光信号を、光信号波形２１１は光インバ
ータ回路１２０のそれぞれＨレベル光量Ｐｂ、Ｌレベル
光量θの出力光信号を、光信号波形２１２は光双安定素
子１２２のそれぞれＰ７、Ｐｂ、＆の３値の光量を取る
入力光信号を、光信号波形２１３は光双安定素子１２２
のそれぞれＨレベル光量２Ｐ、、Ｌレベル光量Ｑの出力
光信号を、光信号波形２１４は光インバータ回路１２７
のそれぞれＨレベル光量Ｐ、、Ｌレベル光量Ｏの出力光
信号を′、光信号波形２１５は光ＡＮＤ回路１２９のそ
れぞれＨレベル光量Ｐ、−Ｐｂ、Ｌレベル光量・θの出
力光信号を、光信号波形２１６は光ＯＲ回路１３０のそ
れぞれＨレベル光量Ｐｂ、Ｌレベル光量ＯＩの出力光信
号を、光信号波形２１７は光双安定素子１３３のそれぞ
れＰ２、Ｐｂ、υ　の３値の光量を取る入力光信号を、
光信号波形２１８は端面１３９から出射されるそれぞれ
Ｈレベル光量Ｐ１、Ｌレベル光量θの７リツプフロツプ
出力光信号Ｑを、光信号波形２１９は光インバータ回路
１３６のそれぞれＨレベル光量Ｐ、、Ｌレベル光量０・
の出力光信号をそれぞれ示す。

第２図によれば、第１図に示した本発明の実施例は、Ｊ
入力光信号２０６およびに人力光信号２０５をＨレベル
、Ｌレベルいずれかに設定すると、タロツク入力光信号
２０８のＨレベルからＬレベルへの変化点においてフリ
ップフロップ出力光信号Ｑ２１８が所定のＨレベルであ
るセット状態あるいはＬレベルであるリセット状態＃９
設定される。この動作を第２図における期間２００，２
０１，２０２および２０３に分けて説明する。

期間２００においてはＪ入力光、信号２０６はＨレベル
、Ｋ入力光信号２０７はＬレベルに設定されている。そ
して期間２００以前の時刻もではフリップフロッゾはリ
セット状態で出力光信号Ｑ２１８はＬレベルであったと
する。期間２００内の時刻ｔ１においてクロック入力光
信号２０８がＬレベルからＨレベルへ変化するとフリッ
プフロップ出力光信号Ｑ２１８がＬレベルであり、光イ
ンバータ回路１３６の出力光信号２１９はＨレベルであ
るので光ＡＮＤ回路１１５の３つの入力光信号がすべて
Ｈレベルになる。したがって光ＡＮＤ回路１１５の出力
光信号２０９はＨレベル光量Ｐ２−　Ｐｂとなる。一方
、期間２００においてはに入力光信号はＬレベルである
ので光ＡＮＤ回路１１７の出力光信号２１０はＬレベル
に固定され、光インバータ回路１２０の出力光信号２１
１もＨレベル光量ｐｂに固定される。よって光ＡＮＤ回
路１１５の出力光信号２０９の光量と光インバータ回路
１２０の出力光信号２１１の光量との和である光双安定
素子１２２の入力光信号２１２の光量は時刻もにおいて
Ｐ２になる。光双安定素子１２２の出力光信号２１３は
入力光信号２１２の光量がＰｂの時はＬレベル、Ｈレベ
ルどちらかの状態を維持し、Ｐ２の時はＨレベルにセッ
トされ、０の時はＬレベルにリセットされる。したがっ
て時刻ｔ１において光双安定素子１２２の出力光信号２
１３はＨレベルとなる。出力光信号２１３は光分岐回路
２１４によってＬレベル光量［相］、Ｈレベル光量Ｐ１
の２つの光信号に分けられそれぞれ光ＡＮＤ回路１２９
および光ＯＲ回路１３０に入力される。光ＡＮＤ回路１
２９の他方の入力にはクロック光信号２０８を光分岐回
路１０９で分岐し光インバータ回路１２７で反転した出
力光信号２１４が加えられている。したがって時刻１、
　、１２間で光双安定素子１２２の出力光信号２１３は
Ｈレベル、光インバータ回路１２７の出力光信号２１４
はＬレベルであるので光ＡＮＤ回路１２９の出力光信号
２１５イまＬレベル光量Ｏ！である。一方、光ＯＲ回路
１３０の他方の入力にはクロック光信号２０８を光分岐
回路１０９で分岐し−たＬレベル光量０・、Ｈレベル光
量Ｐ、の光信号が加えられている。時刻１１、１．間で
は光双安定素子１２２の出力光信号２１３はＨレベル、
クロック光信号２０８はＨレベルであるの°で光ＯＲ回
路１３０の出力光信号２１１はＨレベル光量ｐｂとなる
。したがって、光信１号２１５と光信号２１６の光量の
和である光双安定素子１３３の入力光信号２１７の光量
はｐｂである。光双安定素子１３３も光双安定素子１２
２同様出力光信号は入力光信号２１７の光量がＰｂの時
はＬレベルまたはＨレベルどちらかの状態を維持し、ひ
の時はＬレベルにリセットされ、Ｐ、の時はＨレベルに
セットされる。よって時刻ｔ１から畑　の間は光双安定
素子ｉ３３の出力元信号はＬレベルを維持する。次に時
刻ｔ２ではクロック光信号２０８がＨレベルかＬレベル
へ変化する。よって光ＡＮＤ回路１１５　の出力光信号
２０９はＬレベル光量のに変化し光双安定素子１２２の
入力光信号２１２の光量はＰｂに変化し、以後出力光信
号２１３はＨレベルに維持される。−力先インバータ回
路１２７の出力光信号２１４のＬレベルからＨレベルへ
の変化によって光ＡＮＤ回路１２９の出力光信号２１５
の光量がひからＰ、−Ｐｂに変化する。ここで光ＯＲ回
路１３０の出力光信号２１６の光量はＰｂから変化しな
いので光双安定素子１３３の入力光信号２１７の光量は
Ｐ２となる。よって光双安定素子１３３の出力光信号は
ＬレベルからＨレベルに変化しフリップフロップ出力光
信号２１８はＬレベルからＨレベルに変化する。このよ
うにＪ入力光信号２０６がＨレベル、Ｋ入力光信号２０
７がＬレベルでフリップフロップが最初リセット状態で
ある期間２００ではクロック光信号２０８のＨレベルか
らＬレベルへの変化点でフリップフロ、プはセットされ
る。

また、Ｊ入力光信号２０６がＨレベル、Ｋ入力元信号２
０７がＬレベルの状態では一度フリップフロップがセッ
トされると、以後フリップフロップの出力はタロツク光
信号２０８の変化にかかわらずセット状態（こ維持され
る。“なぜなら一度フリップフロップがセットされると
光インバータ回路１３６の出力光信号２１９はＬレベル
になり光ＡＮＤ回路１１５の出力光信号２０９は必ずＬ
−レベルになる。一方、Ｋ入力光信号２０７がＬレベル
であるので光ＡＮＤ回路１１７の出力光信号２１０はＬ
レベル、光インバータ回路１２０の出力光信号２１１は
Ｈレベルである。したがって、光双安定素子１２２の入
力光信号２１２の光量はＰｂ一定であり、出力光信号２
１３は以前からのＨレベルを維持する。よって光ＯＲ回
路１３０の出力光信号２１６はＨレベルと保たれ、光Ａ
ＮＤ回路１２９の出力光信号２１５はクロック光信号２
０８の反転出力である光インバータ回路１２７の出力光
信号２１４に同期してＨレベルまたはＬレベルとなる。

したがって光双安定素子１３３の入力光信号２１７の光
量はＰ、またはｐｂとなり出力光信号Ｑ２１８はＨレベ
ルの状態を続ける。このようにＪ入力光信号２０６がＨ
レベル、Ｋ入力光信号２０７がＬレベルでフリップフロ
ップがセット状態であるとクロック光信号２０８の変化
にかかわらずフ’Ｊ　ツブフロップはセット状態に維持
される。

次の期間２０１ではＪ入力光信号２０６はＬレベルに入
力光信号２０７はＨレベルでフリップフロップは最初セ
ット状態である。Ｊ入力光信号２０６がＬレベルである
ので期間２０１の開光ＡＮＤ回路１１５の出力光信号２
０９はＬレベルに保たれる。一方、Ｋ入力光信号２０７
がＨレベルでフリップフロップが最初セット状態であり
、出力光信号Ｑ２１８がＨレベルであるので時刻ｔ、で
クロック光信号２０８がＬレベルからＨレベルに変化す
ると光ＡＮＤ回路１１７の出力光信号２１０がＬレベル
からＨレベルに変化する。したがって光インバータ回路
１２０の出力光信号２１１がＬレベル光量■となる。こ
れにより、光双安定素子１２２の入力光信号２１２の光
量はσ・となり、出力光信号２１３はＬレベルとなる。

時刻ｔ４においてタロツク光信号２０８がＨレベルから
Ｌレベルに変化すると光ＡＮＤ回路１１７の出力光信号
２１０がＨレベルからＬレベルに、光インバータ回路１
２０の出力光信号２１１が光量Ｏ′から光量Ｐｂにそれ
ぞれ変化し、これにより光双安定素子１２２の入力光信
号２１２の光量はＰｂとなり、以後出力光信号２１３は
Ｌレベルに維持される。一方、光ＡＮＤ回路１２９の出
力光信号２！５はＬレベル光量０であり、光０１１（回
路１３０の中力光信号２１６はＬレベル光量Ｑに変化す
る。これにより光信号２１５と光信号２１６の光量の和
である光双安定素子１３３の入力光信号２１７の光量は
Ｐｂからθ・になる。これから光双安定素子１３３はリ
セットされ出力光信号Ｑ２１ｓはＨレベルからＬレベル
に変化する。このようにＪ入力光信号２０６かつＬレベ
ル、Ｋ入力光信号２０７がＨレベルでフリップフロップ
が最初セット状態である期間２０１では、クロック光信
号２０８のＨレベルからＬレベルへの変化点でフリップ
フロップはリセットされる。

また、Ｊ入力光信号２０６がＬレベルでに入力光信号２
０７がＨレベルの状態では、一度フリップフロップがリ
セットされるとクロック光信号２０８の変化にかかわら
ずフリップフロップはリセット状態に維持される。なぜ
なら一度フリップフロップがリセットされると光導波路
１１９を経て光ＡＮＤ回路１１７に入力される光信号が
Ｌレベルになる。

よって光ＡＮＤ回路１１７の出力光信号２１０はＬレベ
ルに、光インバータ回路１２０の出力光信号はＨレベル
になる。一方、Ｊ入力光信号２０６がＬレベルであるの
で光ＡＮＤ回路１１５の出力光信号２０９はＬレベルで
ある。したがって、光双安定素子１２２の入力光信号２
１２の光量はＰｂ一定であり、出力光信号２１３は以前
からのＬレベルを維持する。

よって光ＡＮＤ回路１２９の出力光信号２１５はＬレベ
ルに保たれ、光ＯＲ回路１３０の出力光信４２１ｅ；は
クロック光信号２０８に同期してＨレベルまたはＬレベ
ルとなる。したがって、光双安定素子１３３の入力光信
号２１７の光量はＰｂまたは０となり出力光信号Ｑ　２
１８はＬレベルの状態を続ける。このようにＪ入力光信
号２０６がＬレベル、Ｋ入力光信号２０７がＨレベルで
フリップフロップがリセット状態であるとクロック光信
号２０Ｂの変化にかかわらずフリップフロップはリセッ
ト状態に維持される。

次の期間２０２ではＪ入力光信号２０６、Ｋ入力光信号
２０７共にＬレベルでフリップフロップは最初リセット
状態である。Ｊ入力光信号２０６、Ｋ入力光信号２０７
共にＬレベルである−ので光ＡＮＤ回路１１５の出力光
信号２０９、光ＡＮＤ回路１１７の出力光信号２１０共
にＬレベル、光インバータ回Ｍ１２０の出力光信号２１
１はＨレベルに、なる。したがって光双安定素子１２２
の入力光信号２１２の光量はＰｂで期間２０２の間出力
光信号２１３はＬレベルに維持される。したがって、期
間２０２の内時側ｔ、からｔ６の期間光ＯＲ回路１３０
の出力光信号２１６はＬレベルからＨレベルになり、光
双安定素子１３３の入力光信号２１７の光量は０１から
Ｐｂになる。よって光双安定素子１３３の出力光信号は
Ｌレベルを期間２０２の間維持し、フリップフロップは
リセット状態に保たれる。このようにＪ入力光信号２０
６、Ｋ入力光信号２０７共にＬレベルでフリップフロッ
プが最初リセット状態である期間２０２ではクロック光
信号２０８の変化にかかわらずリセット状態が維持され
る。

またフＩＪ　ノブ７０ツブが最初セット状態であり、Ｊ
入力光徊号２０６、Ｋ入力光信号２０７が共にＬレベル
である場合にはタロツク光信号２０８の変化にかかわら
ずセント状態が維持される。すなわち期間２００で同様
に光双安定素子１２２の出力光信号２１３はフリップフ
ロップがセット状態の場合Ｈレベルである。一方、Ｊ入
力光信号２０６、Ｋ入力光信号２０７が共にＬレベルで
あるので光双安定素子１２２の入力光信号２１２の光量
はＰｂである。よって、光双安定素子１２２の出力光信
号２１３はＨレベルに維持される。光双安定素子１２２
の出力光信号２１３がＨレベルであると光ＯＲ向路１３
０の出力光信号２１６はＨレベルに保たれる。一方、ク
ロック光信号２０８の反転出力である光インバータ回路
１２７の出力光信号２１４に同期して光ＡＮＤ回路１２
９の出力光信号２１５はＨレベルまたはＬレベルとなる
。したがって、光双安定素子１３３の入力光信号２１７
の光量はＰ２またはＰｂとなり出力光信号Ｑ２１８はＨ
レベルの状態を続ける。このようにＪ入力光信号２０６
、Ｋ入力光信号２０７がＬレベルでフリップフロップが
セット状態であるとクロック光信号２０８の変化にかか
わらずフリップフロップはセント状態に維持される。

次の期間２０３ではＪ入力光信号２０６、Ｋ入力光信号
２０７共にＨレベルでフリップフロップは最初リセット
状態である。

フリップフロップが最初リセット状態で出力光信号Ｑ２
１８がＬレベルであるので光ＡＮＤ回路１１７の出力光
信号２１０は期間２００と同様にＬレベルである。よっ
て時刻１丁から１ｓ　　の間は期間２００における時刻
ｔ１からｔ２　　までと同様の動作が行なイつれる。時
刻ｔ８になってフリップフロップがセットされ出力光信
号Ｑ２１８がＨレベルになってもタロツク光信号２０８
がＬレベルになるので光ＡＮＤ回路１１７の出力光信号
２１０はＬレベルに保たれ、７１Ｊツブフロツプはセッ
ト状態を維持する。このようにＪ入力光信号２０６、Ｋ
入力光信号２０７共にＨレベルでフリップフロップが最
初リセット状態である期間２０３では期間２００同様ク
ロック光信号２０８のＨレベルからＬレベルへの変化点
においてフリップフロップはセットされる。

またフリップフロップが最初セット状態でありＪ入力光
信号２０６、Ｋ入力光信号２０７が共にＬレベルである
とタロツク光信号２０８のＨレベルからＬレベルへの変
化点においてフリップフロップはリセットされる。なぜ
ならこの場合は、フリップフロップが最初セット状態で
元インバータ回路１３６の出力光信号２１９がＬレベル
であるのでＪ入力光信号２０６が入力されている光ＡＮ
Ｄ回路１１５の出力光信号２０９はＬレベルである。よ
って時刻ｔ７から１８　までは期間２０１における時刻
ｔ３から１４までと同様の動作が行なわれる。時刻１ａ
においてソリツブフロップがリセットされて元インバー
タ回路１３６の出力光信号２１９がＨレベルになっても
タロツク光信号２０８がＬレベルになるので光ＡＮＤ回
路１１５の出力光信号２０９はＬレベルに保たれ２、フ
リップフロップはリセット状態に維持される。

このようにＪ入力光信号２０６、Ｋ入力光信号２０７共
にＨレベルでフリップフロップが最初セット状態の場合
は、期間２０１同様クロック光信号２０８の１ｆレベル
からＬレベルへの変化点においてフリップフロップはリ
セットされる。

光双安定素子１２２．１３３は入射光ｉＰ、ｎに対する
出射光量Ｐ。ｕｌの特性が第３図に−示すような双安定
特性を示すものである。すなわち、入射光量ＰｉｎをＯ
から増加させたときにはＰ３で急激に出射光量Ｐｏ、、
ｔが増加し、逆にＰｉｎをＰ、から減少させた場合１こ
は出射光量Ｐ。ａｔはＰＣで急激に減少するようなヒス
テリシス特性を示し入射端に光量Ｐｂ　のバイアス元を
加えた時に出射光量Ｐ。、１＝Ｐ２　およびＰ。

の２つの安定点を有する。

第４図（ａ）　、　（ｂ）は本発明に用いることができ
る光双安定素子の例を示す図である。

第４図（ａｌは方向性結合形光スイッチを用いた光双安
定素子であり、光スィッチの出力光の一部を光スィッチ
の印加電圧に帰還することによって第３図のような入所
射光特性を得ることができる。

第４図（ａ）において４１０は方向性結合形光スイッチ
、４１１は半透過ミラー、４１２は光検出器、４１３は
電圧増幅器である。動作原理の詳細は文献アイ・イー・
イー・イー、ジャーナル　オブ　カンタムエレクトロニ
クス、キューイー　１４巻（ＩＩＥＢＥＪｏｕｒｎａｌ
　ｏｆ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　、
　ｖｏｌ、　ＱＢ　−１４）　５７７ページから５８０
ページに述べられている。

第４図（ｂｌは双安定半導体レーザを示す。半導体レー
ザの光振器の一部に可飽和吸収部分、例えば電流の注入
されない部分を設けることによって注入電流対光出力特
性に双安定特性をもたせることができ、このとき注入電
流ｉを適当に選ぶことによって第３図に示す人出射光特
性が得られる。上記双安定半導体レーザの詳細は文献エ
レクトロニクス拳レター（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌ
ｅｔｔｅｒ　）第１７巻７４１ページと昭和５７年度電
子通信学会光・電波部門全国大会講演論文集（分冊２　
）　２７２番に述べられている。

第５図は本実施例における光インバータ回路１２０．１
２７および１３６の一例を示すものである。第５図によ
れば、第１図に示した光インバータ回路１２０、１２７
および１３６はフェブリペロー共振器の反射面５２およ
び田の方向に接合面から出力光５４を発光しており、さ
らに接合面に出力光５４を横切る方向にコヒーレント入
力光５５が入射される半導体レーザ５１によって構成さ
れる。入力光５５が入射されていない状態では、半導体
レーザ５１はフェブリペロー共振器の共振による誘導放
出が最大である方向に出力光５４を発している。コヒー
レントな入力光５５が接合部の平面に出力光５４を横切
る方向に入射し、この入力光５５の強度Ｐｉｎが出力光
５４の強度Ｆｏｎｔより大きい場合には、半導体レーザ
５１内の反転分布による光子が出力光５４の方向よりも
入力光５５の方向に強く誘導放出される。この結果、出
力光５４の方向への発光に寄与する反転分布が減少し、
出力光５４の発光が停止する。

第６図は前記光インバータ回路の動作を説明する為の第
５図におけるＰｉｎとＰｏｕＩの関係を示す図である。

第６図において、ＰｌｎがＯの場合、Ｐ、が出力され、
しきい値光量Ｒｈ以上の光量Ｐ、が入力されるとＰ。ｕ
ｔはＯになる。したがって、Ｐｌｎ　　が光量Ｐｈであ
る状態を入力論理レベ／Ｌ／’Ｈ“、Ｐｉｎが光量Ｐｈ
　　である状態を入力論理レベル′Ｌ“、ＰｏｕＩが光
量Ｐｂである状態を出力論理レベノいＨ“、Ｐｏ、、ｔ
が光量Ｏである状態を出力論理レベル′Ｌ“に対応させ
ることによって入力論理レベルと出力論理レベルが反転
しているインバータ回路を実現している。

第５図における半導体レーザの注入光による発振停止の
現象については、文献ソビエト　フィジックス　セミコ
ンダクタース（８ｏｖｉｅｔ　Ｐｈｙｓｉｃｓ−Ｓｅｍ
１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ　）第３巻３号１９６９年９月
３１４ページでくわしく述べられている。

第７図は本実施例における光ＡＮＤ回路１１５゜１１７
．１２９および光ＯＲ回路１３０の一例を示すものであ
る。第７図において光ＡＮＤ回路１１５，１１７゜１２
９および光ＯＲ回路１３０は共振器内に可飽和吸収部分
をもつ半導体レーザ７１によって実現され、活性層から
出力される出力光７２が出力であり、活性層へ外部から
注入される入力光７３、入力光７４および入力光７５が
入力である。共振器内に可飽和吸収部分をもつ半導体は
動作点を設定することによって入力光７３　、７４　、
７５の光量を加算した総合光量Ｐｉｎと出力光の光量Ｐ
０゜：との間の特性において微分利得特性をもたせるこ
とができる。このような微分利得特性をもつ半導体レー
ザの詳細は文献　゛電子通信学会技術研究報告ＨＤ−８
１−１０，７ページに述べられている。

第８図は前記光ＡＮＤ回路１１５，１１７，１２９およ
び光ＯＲ回路１３０に用いられる微分利得特性をもつ半
導体レーザの動作を説明するための図であり、第７図に
おける入力光７３　、−７４　、７５の光量ＰＩｎ３　
ｅＰｉａ４　。

Ｐｉｎ５を加算した総合光量Ｐｉｎ　”Ｐｉｎ３　＋Ｐ
Ｉｎ４　＋Ｐｔｎ５と出力光の光量Ｐ。ｕｌとの関係を
示している。すなわち入力光の総合光量Ｐｉｎ　；ｆ：
０から増加させたときにはＰｉｎ　＝　Ｐｔｈ　　で出
力光の光ｉＰ。ｕｔがほとんど０から急激にＰ。ｕｌ＝
ＰＩ　　の値まで増加し、その後入力光の総合光量をＰ
ｉｎ　＝　Ｐｔｈ　　より増加させても出力光の光ｉＰ
。ｕｔはほぼＰ。。、＝：Ｐ、　　の一定の値をとり、
Ｒｈ附近で微分利得特性を示す。このとき入力光７３　
、７４　、７５の光量Ｐｉｎ３　＊　Ｐｉ＋＋４　＋　
Ｐｂ、５　が入力論理レベル１Ｌ“ではＰｉｎ３　”　
Ｐｉｎ３Ｌ　＊　Ｐｉｎ４二Ｐｉｎ４Ｌ　＋　Ｐｉｎ＝
Ｐｉｎ５Ｌであり、入力論理レベル１Ｈ“では”Ｉｎ３
　＝＝　Ｐｉｎ３Ｈ＋Ｐｉｎ４二Ｐｉｎ４盲　であると
する。また出力光７２の出力論理レベル１Ｌ“では出力
光の光量Ｐ。ｕｔ−０であり、出力論理レベル１Ｈ“で
は出力光の光量Ｐ。。、＝＝Ｐ１・とする。光ＡＮＤ回
路ではＯ＜　”Ｉｎ３Ｌ　＋　Ｐｉｎ４Ｌ　＊Ｐｌ　ｎ
５Ｌ　（”’　かっ’ｉ’　＜　”１ｎ３１１　ｅ　”
１ｎ４Ｈ＋　Ｐｉｎ５Ｍ　＜’７と３ なるようにＰＩ０３Ｌ　＋　Ｐｌｎ３ＨＩ　Ｐｉｎ４Ｌ
　Ｉ　ＰＩｎ４ｓＩ＊　Ｐｌｎ５Ｌ　。

Ｐｉｎ５Ｈを設定する。そのようにすることｌこよって
入力光７３　、７４　、７５の光量がすべて入力論理レ
ベル′Ｈ“のＰ　１ｎ３Ｈ＊　Ｐｉｎ４Ｈ＋　Ｐｉｎ５
Ｈであるときのみ入力光・の総合光景Ｐｉｎ　＝　Ｐｉ
ｗ＋３　＋Ｐｉｎ４　＋Ｐｉｎ５　＞　Ｐｔｈ　　であ
り出力光の光量Ｐ。ａｔ：Ｐ、　　で出力論理レベルは
′Ｈ“となりＡＮＤ論理回路の動作を実現している。一
方ｈ 光ＯＲ回路ではＯ＜　ＰＩｎ３Ｌ　、　Ｐｉｎ４Ｌ　、
　Ｐ１ａ５Ｌ＜　３　　かつ：Ｐｔｈ　＜Ｐｉｎ３Ｈ＋
　Ｐｉｎ４Ｈ、Ｐｉｎ５ＨとなるようにＰＩｎ３Ｌ　＊
Ｐｉｎ３Ｈ＋　Ｐｉｎ４Ｌ　＊　Ｐｉｎ４ＨＩ　Ｐｉｎ
５Ｌ　＊　Ｐｉｎ５Ｍ　　を設定する。

そのようにすることによって入力光？３　、７４　、７
５の光量がすべて入力論理レベル′Ｌ〃のＰｉｎ３Ｌ　
Ｔ　Ｐｌｎ４Ｌ　＋Ｐｌｎ５Ｌ　であるときのみ入力元
の総合光量Ｐｉｎ”Ｐ＋＋＋３＋Ｐｉｎ４＋Ｐ１．、ｓ
　＜　Ｐｔｈになり出力光の光ｉ　Ｐ、、、　＝０で出
力論理レベル’Ｌ“である。入力光の７３．７４゜７５
のいずれか１つ以上が入力論理レベル′Ｈ“であれば入
力光の総合光量Ｐ１゜＞　ＰＩｈ　　で出力光の光量Ｐ
ｏｕｔ”Ｐｉ　　で出力論理レベル′Ｈ“となりＯＲ論
理回路の動作を実現している。

以上述べたように本発明によればフリップフロップがリ
セットされておりかつＪ光信号入力端子に光信号が入力
されている場合はクロック光信号によってフリップフロ
ップをセットし、フリップマ フロップがセットさ嘔憤りかつに光信号入力端子に光信
号が入力されている場合はクロック光信号によってフリ
ップフロップをリセットし、Ｊ光信号入力端子、Ｋ光信
号入力端子のいずれにも光信号が入力されていない場合
はクロック光信号にかかわらずフリップフロ、プの以前
の状態を維持し、Ｊ光信号入力端子、Ｋ光信号入力端子
の両方に光信号が入力されている場合はクロック光信号
によって出力光信号がセット、リセットを交互にくり返
す光ＪＫフリップフロップ回路を得ることができる。

なお第１図に示した本発明の実施例においては光導波路
１０１．１０４および１１４の出射端は光ＡＮＤ回路１
１５の入射端と、光導波路１０６，１１１および１１９
の出射端は光ＡＮＤ回路１１７の入射端と、光導波路１
２５および１２８は光ＡＮＤ回路１２９の入射端とそれ
ぞれ直接、接している例を示したが、３つの光挿入回路
を珀いることによって光導波路１０１．１０４および１
１４の出射光、光導波路１０６，１１１および１１９の
出射光、光導波路１２５および１２８の出射光をそれぞ
れ合流した後に光双安定素子１２２、光インバータ回路
１２０、光双安定素子１３３の入射端に導ひくことによ
って同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図は第１図
の実施例の動作を説明する為のタイムチャート、第３図
は第１図に示した光双安定素子１２２および１３３の特
性を示す図、第４図は第１図に示した光双安定素子］２
２および１３３の具体例を示す図、第５図は第１図に示
した光インバータ回路１２０，１２７および１３６の具
体例を示す図、第６図は第５図に示した光インバータ回
路１２０．１２７および１３６の特性を示す図、第７図
は第１図に示した光ＡＮＤ回路１１５，１１７，１２９
および光ＯＲ回路１３０の具体例を示す図、ｍ１８図は
第１図に示した光ＡＮＤ　回路１１５，１１７，１２９
および光ＯＲ回路１３ｏノ特性を示す図である。 図において、１００．１０５．１０７および１３９は光
導波路の入射端、１０１，１０４．１０６．１０８，１
１１　、１１２．１１３，１１４゜１１６．１１８．１
１９，１２１．１２３．１２５　、１２６．１２８．１
３１．１３２．１３４゜１３７および１３８は゛光導波
路、１０９，１２４および１３４は光分岐回路、１１５
，１１７および１２９は光ＡＮＤ回路、１２０，１２７
および１３６は光インバータ回路、１２２および１３３
は光双安定素子、１３０は光ＯＲ回路、２００，２０１
，２０２および２０３は特冗の期間、２０６゜２０７．
２０８，２０９．２１０．２１１．２１２．２１３．２
１４．２１５．２１６．２１７゜２１８、および２１９
は光信号波形、４１０は方同性結合形元スイッチ、４１
１は半透過ミラー、４１２は光検出器、４１３は電圧増
幅器、５１および７１は半導体レーザ、５２および５３
はフェブリペロー共振器の反射面、５４および７２は出
力光、５５　、７３　、７４および７５は入力光をそれ
ぞれ表わす。 ０；１９ 第３図 第４図 （ｂ） 第５図 Ｐｏｕ↑ 第６図 ＯＰｔｈ　　　　　Ｐｈ ｎ オフ図 ７Ｉ Ｐｏｕ會

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. Ｊ光信号入力端子に第１の入射端を導ひかれた第４の光
   ＡＮＤ回路き、Ｋ光信号入力端子に第１の入射端を導ひ
   かれた第２の光ＡＮＤ回路と、クロック光信号入力端子
   に入身丁端を導ひかれ、第１の出射端が前記第１の光Ａ
   ＮＤ回路の第２の入射端に導びかれ、第２の出射端が前
   記第２の光ＡＮＤ回路の第２の入射端に導ひかれた第１
   の光分岐回路と、前記第２の光ＡＮＤ回路の出射端が入
   側端に導びかれた第１の光インバータ回路と、前記第１
   の光インバータ回路の出射端および前記第１の光ＡＮＤ
   回路の出射端が入射端に接した第１の光双安定素子と、
   前記第１の光双安定素子の出力端が入射端子に導ひかれ
   た第２の光分岐回路と、前記第１の光分岐回路の第３の
   出射端が入射端に導ひかれた第２の光インバータ回路と
   、前記第２の光インバータの出射端が第１の入射端に前
   記第２　−の光分岐回路の第１の出射端が第２の入射端
   に導ひかれた第３の光ＡＮＤ回路と、前記第２の光分岐
   器の第２の出射端が第１の入射端に前記第１の光分岐器
   の第４の出射端が第２の入射端に導ひかれた光ＯＲ回路
   と、前記第３の光ＡＮＤ回路の出射端および前記光ＯＲ
   回路の出射端が入射端に接した第２の光双安定素子と、
   前記第２の光双安定素子の出射端が入射端に導ひかれ第
   １の出射端が光信号出力端子に導ひかれ第２の出射端が
   前記第２の光ＡＮＤ回路の第３の入射端に導ひかれた第
   ３の光分岐回路と、前記第３の光分岐回路の第３の出射
   端が入幇端に導びかれ前記第１の光ＡＮＤ回路の第３の
   入射端に出射端が導ひかれた第３の光インバータ回路と
   によって構成されることを特徴とする光ＪＫフリップフ
   ロップ回路。